Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Нечто подобное свойственно двум типам поляризации. Если вы построите карту, где показана сила и направление поляризации в каждой точке неба, то увидите определенные паттерны. У поляризации, вызванной флуктуациями плотности, эти паттерны симметричны – не имеют определенной «направленности». Они называются Е-модами. У гораздо более слабой поляризации, вызванной первичными гравитационными волнами, наблюдающиеся паттерны имеют слабую дополнительную закрученность вправо либо влево. Это так называемые В-моды. (Использование этих букв восходит к Максвеллу, который обозначал буквой Е электрические поля, а буквой В – магнитные.)

Имеется еще одно затруднение: слабые В-моды могут также формироваться, когда поляризованное реликтовое излучение проходит вблизи массивного скопления галактик. Эффект гравитационного линзирования скопления, сравнимый с релятивистским отклонением луча света Солнцем, придает симметричным в отсутствие этого воздействия Е-модам завихренность, не имеющую ничего общего с инфляцией Вселенной или первичными гравитационными волнами. К счастью, В-моды, образованные гравитационным линзированием, являются мелкомасштабными, с угловыми размерами менее 1°. Они были впервые обнаружены «Южным полярным телескопом» в 2013 г. Таким образом, если вы хотите подтвердить инфляцию и найти свидетельство существования волн Эйнштейна с момента рождения Вселенной, ищите в небе значительно более крупные В-моды с угловыми размерами по крайней мере 1°.

Теперь вы знаете, почему эксперимент Шаула Ханани с воздушными шарами назвали ЕВЕХ. Его целью было различить Е- и В-моды в поляризации реликтового излучения. Открытие крупномасштабных В-мод предполагало бы существование первичных гравитационных волн, таким образом подтверждая теорию космической инфляции. Относительная «сила» В-мод дала бы некоторую информацию о конкретной причине и времени инфляции.

Миссия ЕВЕХ с базированием на воздушном шаре стартовала 29 декабря 2012 г. и длилась около двух недель. Было собрано много интересных данных, но обнаружить В-моды не удалось. Однако во время моего пребывания в Антарктиде телескоп BICEP2, спрятанный в конический воротник, активно собирал результаты измерения поляризации в большой полосе неба Южного полушария. С каждым месяцем данных скапливалось все больше, и паттерны поляризации реликтового излучения становились все более очевидными. В течение 2013 г. командой BICEP2 постепенно овладевала эйфория – сначала осторожная, постепенно все более обоснованная. Казалось, они наконец нашли неуловимые крупномасштабные паттерны поляризационных В-мод – долгожданное доказательство инфляции и, что более важно для нашего с вами разговора, первый четкий отпечаток гравитационных волн, восходящий к первой доле секунды космической истории.

В среду 12 марта 2014 г. Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики (CfA) в Кембридже (штат Массачусетс) распространил краткое сообщение: в понедельник, 17 марта, в полдень пройдет пресс-конференция, где будет «сообщено о важном открытии», – и больше ничего [72] Пресс-конференция, посвященная проекту BICEP2, в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики 17 марта 2014 г.: https://www.youtube.com/watch?v=Iasqtm1prlI . . Тесная аудитория Филипса в CfA могла вместить ограниченное количество репортеров, но руководители по связям с общественностью Дэвид Агилар и Кристин Пуллиам организовали прямую видеотрансляцию. По данным их IT-команды, серверы Гарварда легко могли поддержать тысячу одновременных просмотров, так что, казалось, все пройдет прекрасно.

Агилар и Пуллиам не учли, что слухи об объявлении, начавшие распространяться в СМИ («Большой взрыв! Инфляция! Гравитационные волны!»), вызвали ажиотаж, и из-за огромного количества запросов сайт рухнул, едва началась пресс-конференция. Возможность удаленного просмотра, хотя и не сразу, удалось восстановить, но пропускная способность канала оставалась недостаточной.

Джон Ковач из CfA, главный исследователь проекта BICEP2, вспоминает, что никогда ничего подобного не испытывал [73] Я разговаривал по телефону с Джоном Ковачем 30 июня 2016 г., с Кристиной Пуллиам 1 июля 2016 г. . Полагаю, никогда прежде он не был и главным участником столь важной пресс-конференции. Иначе начал бы сразу с сути сообщения, вместо того чтобы читать мини-лекцию по истории наблюдений реликтового излучения. Позади него высвечивался титульный слайд с туманной фразой «Регистрация поляризационной В-моды в градусных шкалах при помощи BICEP2». Понять, что это значит, могли только зрители интернет-трансляции, прекрасно разбирающиеся в космологии.

Остальные трое руководителей проекта лишь ухудшили дело. Чао-Линь Куо из Стэнфордского университета попытался растолковать, что такое инфляция и как она могла породить первичные гравитационные волны и паттерны В-моды в поляризации реликтового излучения. «Объяснить эту теорию довольно сложно», – сказал он (с чем я полностью согласен). Джейми Бок из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивных двигателей НАСА (ЛРД) в Пасадене выдал столь же заумный монолог о методе регистрации. Клем Прайк, один из коллег Шаула Ханани в Университете Миннесоты, рассказал об анализе данных. В общем, все это не производило впечатления, что мир стоит на пороге революции в космологии.

Затем атмосфера изменилась. Агилар и Пуллиам пригласили физика-теоретика Марка Камионковски из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, прокомментировать представленные результаты. Камионковски был единственным человеком за столом, не надевшим черную футболку с надписью BICEP2, чтобы подчеркнуть свою неангажированность. Первое предложение его подготовленного заявления на следующий день оказалось во многих газетах.

«Не каждый день, – сказал он, – проснувшись, мы узнаем нечто совершенно новое о том, что произошло в одну триллионную триллионной от триллионной доли секунды после Большого взрыва». Камионковски назвал открытие BICEP2 «настоящей крутизной» и «утраченным звеном космологии» и продолжил: «Это не просто удача, это сокрушительная победа. Это неопровержимое доказательство инфляции… и первая регистрация гравитационных волн… Если результаты подтвердятся, значит, инфляция отбила нам телеграмму, закодированную в гравитационных волнах и записанную на микроволновое фоновое излучение».

Все оживились. Алан Гут и Андрей Линде – два главных родоначальника теории инфляции – присутствовали в аудитории и с энтузиазмом поделились потрясающим фактом: почти любой инфляционный сценарий предполагает существование параллельных вселенных. Линде сказал репортерам: «Свидетельства в пользу инфляции заставят нас серьезно отнестись к теории множественности вселенных».